摄影装置的制作方法

专利名称：摄影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及摄影装置。
背景技术：
传统的图像系统将整幅图像分割而进行拍摄(例如参照非专利文献1、非专利文献2、非专利文献3)。另外，众所周知，在接合分割而拍摄的图像时，作为改善图像接缝的处理，要进行光学重叠图像生成处理(例如参照非专利文献4、非专利文献5、非专利文献6)。
〔非专利文献1〕(财)新图像产业推进中心开发委员会「平成10年度日本自行车振兴会辅助事业(机械范围)关于新图像(高清晰度电视、高清晰图像等)的研究开发和实证 超大画面图像系统的基本构想 报告书」平成11年3月，p27-p34〔非专利文献2〕财团法人 机械系统振兴协会 委托单位 财团法人 新图像产业推进中心「关于开发事件用超大画面图像摄影系统的可行性研究 报告书」平成12年3月，p15-p23〔非专利文献3〕财团法人 机械系统振兴协会 委托单位 财团法人 数字存储信息协会(旧 财团法人 新图像产业推进中心)关于开发事件用超大画面图像摄影系统的可行性研究 报告书」平成13年6月，p35〔非专利文献4〕财团法人 新图像产业推进中心开发委员会采用高清晰度电视的超大画面图像研究会「平成11年度日本自行车振兴会辅助事业(机械范围)关于新图像(高清晰图像等)的研究开发和实证 超大画面图像系统的研究开发和实证实验 报告书」平成12年3月，p20-p63
〔非专利文献5〕财团法人 新图像产业推进中心开发委员会采用高清晰度电视的超大画面图像研究会「平成12年度日本自行车振兴会辅助事业(机械范围)关于新图像的研究开发和实证 向超大画面图像系统实用化的开发和验证 报告书」平成13年3月，p46-p54〔非专利文献6〕财团法人 数字存储信息协会「平成13年度日本自行车振兴会辅助事业(机械范围)关于新图像的调查、研究事业 关于改善超大画面图像系统接缝的调查研究 报告书」平成14年3月，p28-p42发明内容但是，传统的摄影装置中难以在一个装置中实现既将图像三分割又将图像二分割。
本发明的目的在于提供能够在一个装置进行图像的二分割和三分割的摄影装置。
解决课题的手段本发明的摄影装置设有能够配置在来自拍摄对象的光入射的主透镜的焦点位置和导引经分割的光的中继透镜的焦点位置相一致的位置以外的位置上的、将入射的光二分割的二分割部件；能够配置在来自拍摄对象的光入射的主透镜的焦点位置和导引经分割的光的中继透镜的焦点位置相一致的位置以外的位置上的、将入射的光三分割的三分割部件；以及将上述二分割部件和上述三分割部件交换的交换部件。
并且，本发明的摄影装置中，上述中继透镜具有由至少一个以上的凸透镜组成的凸透镜组和至少一个以上凹透镜组成的凹透镜组构成的聚焦透镜组，通过使该聚焦透镜组的上述凸透镜组和上述凹透镜组中的至少一方移动，将经上述二分割的光和经上述三分割的光各自的光程长调整为相同。
并且，本发明的摄影装置，设有将上述二分割部件和上述三分割部件输出的光反射的反射部件，通过使该反射部件机械移动，将经上述二分割的光和经上述三分割的光之间的光程长调整为相同。
并且，本发明的摄影装置，设有插入在从上述主透镜至上述摄像机的光路中的调整件，用以将经上述二分割的光和经上述三分割的光的光程长调整为相同。
发明的效果如此，本发明具有将光二分割的二分割部件和将光三分割的三分割部件。而且，本发明还设有将上述的二分割部件和三分割部件交换的交换部件。
因此，本发明能够实现在一个摄影装置中拍摄二分割或三分割的图像。而且，例如，若使用经三分割的图像中的一个位置上的图像，可对未被分割的一面的图像进行拍摄。
并且，本发明使得与摄像机1台至3台的横向宽度相对应的标准/2倍宽度/3倍宽度的宽幅图像的拍摄、录制/重放、中继/传送、显示/放映成为可能。
并且，本发明中，由于用交换部件进行二分割部件和三分割部件的交换，在进行二分割和三分割时可显著减轻与二分割部件和三分割部件有关的对摄影装置的调整步骤。
并且，本发明中，能够将二分割部件和三分割部件配置在来自拍摄对象的光入射的主透镜的焦点位置和导引经分割的光的中继透镜的焦点位置相一致的位置以外的位置。
因此，本发明中，能够进行生成与经分割图像双方重叠的重叠图像生成处理。通过该光学的重叠图像生成处理，能够防止二分割部件和三分割部件产生的接缝的劣化。
并且，本发明中，通过构成聚焦透镜组的凸透镜组和凹透镜组的移动、反射部件的移动和调整件的插入来将二分割的光和三分割的光的光程长调整为相同，因此能够适当地应对二分割部件和三分割部件交换时光程长变动的情况。这里，所谓光程长就是在折射率n的媒质中，光的行进路径的长度L与沿该路径的媒质的折射率n的乘积。


图1是采用本发明的处理装置的一实施例的图像系统的整体结构图。
图2是表示图1所示的图像系统中一部分光路的示意图。
图3是表示图1所示的图像系统中使用的二分割棱镜的略图。
图4是表示图1所示的图像系统中使用的三分割棱镜的略图。
图5是将三分割棱镜的上面配置于主透镜焦平面时的略图。
图6是将三分割棱镜的上面配置得低于主透镜焦平面时的略图。
图7是表示在图6所示的场合将入射到左摄像机、中央摄像机、右摄像机上的图像重合后的状态的示意图。
图8是表示图1所示的图像系统中使用的二分割棱镜和三分割棱镜的交换机构的略图。
图9是表示图1所示的图像系统中使用的二分割棱镜和三分割棱镜的交换动作的略图。
图10是表示图1所示的图像系统中使用的二分割棱镜和三分割棱镜的交换动作的略图。
图11是表示图1所示的图像系统中光路的概念图。
图12表示作为图1所示的图像系统中二分割棱镜和三分割棱镜作了交换时的光程长调整功能的第1例的移动聚焦透镜组来调整光程长的中继透镜的结构。
图13是适用于图1所示的图像系统的光程长调整功能的第3例的概念图。
图14是适用于图1所示的图像系统的光程长调整功能的第3例的概念图。
图15是适用于图1所示的图像系统的光程长调整功能的第3例的概念图。
图16是可用于图1所示的图像系统的反射镜方式的分割部的略图。
图17是可用于图1所示的图像系统的正三角棱镜方式的分割部的略图。
符号说明101透镜部102、103、104摄像机105、106图像处理器107、108、109显示系统110录像再现系统111中继/传送网络120右图像121中央图像122左图像131主透镜132、133、134中继透镜135分割部140摄影对象301二分割棱镜304、305反射面306、307反射镜401三分割棱镜
405反射面406透射面407反射面801载置台802支柱803移动板804齿轮805旋钮806轴1401、1402、1501、1502光程长调整件1601反射镜1701正三角棱镜具体实施方式
下面参照附图，说明用于实施本发明的最佳实施例。以下实施例的结构仅为例示，本发明并不局限于实施例的结构。
<整体结构>
首先参照图1，说明采用本发明处理装置的一实施例的图像系统的整体结构。图1是采用本发明处理装置的一实施例的图像系统的整体结构图。另外，图1是从上侧看(俯视)图像系统的示图。
如图1所示，采用本发明处理装置的一实施例的图像系统包括透镜部101、摄像机102、103、104、图像处理器105、106以及显示系统107、108、109。显示系统107、108、109的数目不一定与摄像机的数目相符，可以是任意数。
图像处理器105也称作预处理器。图像处理器106也称作后处理器，该图像处理器105为本发明的处理装置之一例。
另外，在图1所示的图像系统中，录像再现系统110能够与中继/传送网络111连接。另外，也有录像再现系统110不与中继/传送网络111连接的情况，例如进行近距离的实况转播。
下面以图像三分割为例进行说明。但本实施例也能够适用于图像二分割。
<透镜部101>
首先说明透镜部101。透镜部101由来自摄影对象140的光输入的主透镜131、将来自主透镜131的光分割的分割部135以及输入由分割部135分割的图像光的中继透镜132、133、134构成。另外，在图1中主透镜131以及中继透镜132、133、134均以1枚透镜图示，但实际上它们分别由至少1枚以上的透镜组构成。
主透镜131能够使3台摄像机的宽图像无畸变地成像。中继透镜132、133、134将分割后的光导入摄像机102、103、104。
分割部135由将输入的光进行二分割的二分割棱镜和将输入的光进行三分割的三分割棱镜构成。
另外，从图像系统的上侧看(俯视)，摄影对象140的右部分的图像上下反转地到达左边的中继透镜132。从上侧看(俯视)，摄影对象140的中央部分的图像上下反转地到达中央的中继透镜133。从上侧看(俯视)，摄影对象140的左部分的图像上下反转地到达右边的中继透镜134。
另外，如图2所示，从摄影对象140输出的左部分的光201通过主透镜131折射、成像后，再一次通过中继透镜折射、成像，因此输入到右摄像机的左图像用的光成为正立光。另外，由于该左图像的光通过棱镜的反射面，左右反向，因此在反射镜中左右反转。图2是表示图1所示的图像系统中一部分光路的示意图。
另外，从摄影对象140输出的中央部分的光202通过主透镜131折射、成像后，再一次通过中继透镜折射、成像，因此输入到中央摄像机的中央图像用的光成为正立光。
另外，如图2所示，从摄影对象140输出的右部分的光203通过主透镜131折射、成像后，再一次通过中继透镜折射、成像，因此输入到左摄像机的右图像用的光成为正立光。由于右图像的光通过棱镜的反射面，左右反向，因此经反射镜而左右反转。
摄像机102、103、104将输入的光变换为数字数据的图像数据。摄像机102、103、104既可以是市售的摄像机，也可以是为专门用于图1所示的图像系统而开发的摄像机，凡符合现行广播标准的均可使用。
另外，摄像机102、103、104输出的图像数据被进行符合广播标准的γ处理。
另外，摄影对象140为正立的图像入射到摄像机102、103、104。因此，将摄像机102、103、104上下反转地配置。
因此，摄像机102输出摄影对象140的右部分的图像数据120。摄像机103输出摄影对象140的中央部分的图像数据121。摄像机104输出摄影对象140的左部分的图像数据122。
<二分割棱镜>
下面参照图3，说明图1所示的图像系统中使用的二分割棱镜。图3是图1所示的图像系统中使用的二分割棱镜的略图。
二分割棱镜301具有反射面304、反射面305。如图2所示，来自主透镜131的光302、303入射在二分割棱镜301上。
从主透镜131输出的光303经反射面304反射。经反射面304反射的光302又经反射镜306反射。经反射镜306反射的光302成为右图像用光。
从主透镜131输出的光303经反射面305反射。经反射面305反射的光303又经反射镜307反射。经反射镜307反射的光303成为左图像用光。
<三分割棱镜>
下面参照图4，说明图1所示的图像系统中使用的三分割棱镜。图4是图1所示的图像系统中所使用的三分割棱镜的略图。
三分割棱镜401具有反射面405、透射面406和反射面407。如图4所示，由主透镜131输出的光402、403、404入射到三分割棱镜401上。
从主透镜131输出的光402经反射面405反射。经反射面405反射的光402又经反射镜306反射。经反射镜306反射的光402成为右图像用光。
从主透镜131输出的光403透过透射面406。透过透射面406的光403成为中央图像用光。
从主透镜131输出的光404经反射面407反射。经反射面407反射的光404又经反射镜307反射。经反射镜307反射的光404成为左图像用光。
根据需要，可以交换二分割棱镜301和三分割棱镜401。
<光学重叠图像生成处理>
图1所示的透镜部101能够进行光学重叠图像生成。下面说明光学重叠图像生成处理。
首先分割部135具有二分割棱镜。而且，在二分割棱镜的情况下，入射在其边缘的光有时在沿摄像机的方向以外的方向上反射。由于这种反射，入射在二分割棱镜的边缘部分的光有时入射不到摄像机上。
另外，在透镜部101内存在主透镜131的焦平面与中继透镜132、133、134的焦平面一致的位置。这里，所谓焦平面是指分别由主透镜及中继透镜的各自焦点形成的面。
如果在此位置配置二分割棱镜，则主透镜及中继透镜的焦点会位于二分割棱镜的边缘。
因此，在摄像机的CCD上记录图像时，未入射到摄像机的光的部分作为图像脱落及线条被摄像机识别。因此，由摄像机作为图像脱落及线条识别的部分为1～数个点的图像欠缺。
另外，分割部135具有三分割棱镜。而且，在三分割棱镜上形成反射膜(左右)及透射膜(中央)时，在其边缘上会发生三分割棱镜的物理的被膜形成上的缺陷。
另外，在透镜部101内存在主透镜131的焦平面与中继透镜132、133、134的焦平面一致的位置。如果在该位置上配置三分割棱镜，则主透镜及中继透镜的焦点会位于三分割棱镜的边缘。
因此，在摄像机的CCD上记录图像时，边缘的缺陷成为图像脱落及线条而被摄像机识别。因此，由摄像机识别的部分成为1个～数个点的图像欠缺。
为了应对在图1所示的图像系统中处理上述二分割棱镜及三分割棱镜上产生的图像欠缺，在透镜部101内设有使分割部135的位置从主透镜131的焦平面与中继透镜132、133、134的焦平面一致的焦平面的位置错开的功能。而且，能够将此功能设为有效或无效。
由于这种错开，作为图像欠缺原因的二分割棱镜及三分割棱镜的边缘变为焦点不存在的状态，即模糊状态。而且，由于三分割棱镜的物理的被膜形成所造成的图像欠缺以及由于二分割棱镜的边缘中反射所造成的边缘上的图像欠缺也在焦点之外。结果这些图像欠缺成为不可见。也就是说，在摄像机上不再作为明显的像素欠缺(飞白、黑脱落)而被拍摄。
另外，由于这种错开，产生光的蔓延。由于这种光的蔓延，在分割线的左右两方逐渐变暗(变弱)，同时产生光学重叠图像。这种光学重叠图像在被分割的图像的两个分割面上均匀产生。在本说明书中将这种重叠图像的生成称作光学重叠图像生成处理。
在本发明中重叠图像也称作光学重叠。而这种重叠图像的生成也称作光学重叠处理。该重叠图像的尺寸根据分割部135对焦平面的错开量不同而增减。图1所示的图像系统采用这种重叠图像，在后面的图像处理器105内进行图像处理。通过这种图像处理，图1所示的图像系统能够使作为要解决的技术课题的因棱镜边缘或二分割、三分割部件而产生的图像部分欠缺消除(无缝化)。
下面参照图5、图6及图7，更具体地说明重叠图像生成处理。图5是将三分割棱镜的上面配置于主透镜焦平面时的略图。图6是将三分割棱镜的上面配置得低于主透镜焦平面时的略图。图7是表示在图6所示的情况下将左摄像机、中央摄像机、右摄像机上入射的图像重合后的状态的示意图。以下对于采用三分割棱镜的光学重叠图像生成处理进行说明，但对于二分割棱镜，其说明也大致相同。
首先，如图5的曲线501、502、503所示，将三分割棱镜的上面配置于主透镜的焦平面S时，在左摄像机、中央摄像机、右摄像机上入射的光的光量大致为理想的矩形。图5所示的情况是光学重叠图像未生成的情况。曲线501是表示在左摄像机上入射的光的光量的曲线。曲线502是表示在中央摄像机上入射的光的光量的曲线。而曲线503是表示在右摄像机上入射的光的光量的曲线。另外，在各自的曲线501、502、503上与光量增加的方向垂直的方向表示图像的水平方向位置(横向宽度)。
但是，对于图5所示的情况，进入中央摄像机的图像不进入左摄像机，左摄像机的图像、右摄像机的图也都不进入中央摄像机。所以，如果在三分割棱镜的像分割部分(A3、C3位于的部分)有毛边等，则图像就会欠缺，但越是因透射/反射膜的紊乱而产生图像的欠缺，就越要求三分割棱镜有高的加工精度。
图6所示的情况是将主透镜焦平面S配置得高于三分割棱镜上面的情况。如曲线601、602、603所示，在这种情况下例如随着图像范围朝向边缘，各摄像机上的光量逐渐减少。另外，如曲线603所示，例如在中央摄像机上入射的图像一部分也进入右摄像机。在这里，曲线601是表示进入左摄像机的光的光量的曲线。曲线602是表示进入中央摄像机的光的光量的曲线。曲线603是表示进入右摄像机的光的光量的曲线。另外，在各自的曲线601、602、603上与光量增加的方向垂直的方向表示图像的水平方向位置(横向宽度)。
另外，如果在图6所示的状态下重合左摄像机、中央摄像机及右摄像机的图像，则为图7所示的状态。但是，虽然实际的重叠图像作为具有均匀宽度的带而生成，而在图7所示的例中作为光量的曲线表示的是这个带越向左越暗。而且，在图7所示的曲线上与光量增加的方向垂直的方向表示图像的水平方向位置(横向宽度)。
如图7所示，在输入各摄像机的图像中光量小，但也包含应照进其它摄像机的图像部分701、702。如果重合此部分，则像素恰好一致，也不产生像素脱落。另外，在图7中重合的部分703、704意味的是如果底部一致，则在光学上光量与光学重叠图像以外部分的光量相同。以上为图1所示的图像系统中光学重叠图像生成处理。
<图像处理器105>
下面说明图1所示的图像处理器105。图像处理器105从摄像机102、103、104输出的图像数据生成单一的图像数据。
图像处理器105对于透镜部101中生成的重叠图像进行无缝化处理。关于无缝化处理在下面说明。另外，图像处理器105根据摄像机的数量，将生成的单一图像数据再次分割，然后输出。
另外，在图1所示的图像系统中也考虑图像处理器105中不需要处理的情况，可以预先设定由图像处理器105进行无缝处理等处理的开启或关停。也就是说，这种情况下不带光学重叠，而且容许像素欠缺。
<无缝化处理>
然后说明图像处理器105中进行的无缝化处理。图像处理器105对于输入的图像数据，进行反γ处理。反γ处理是与摄像机102、103、104中对图像数据施加的γ处理相反的处理。即反γ处理是解除摄像机102、103、104中对输入图像数据施加的γ处理、并将由摄像机施加γ处理而输入的图像数据返回到摄像机在输出时即施加γ处理之前的图像数据。
接着，图像处理器105将作了反γ处理的、相邻的同一光学重叠图像的图像数据重合，在光学上将亮度相加，变为与未重合的图像数据相同的亮度。这样，重合的部分就是通过光学重叠图像生成而生成的重叠图像部分。
然后，图像处理器105对重合的图像数据进行γ处理，返回到与摄像机的输出数据相同的作了γ处理的状态。
通过以上处理，图像处理器105在图像处理器105内部的存储器上生成没有噪音及像素脱落、与主透镜上的图像相同的整幅超宽图像的图像数据。
该图像处理器105的处理，在图像的拍摄时刻必须在图像数据的录像、图像数据的传送或直接显示之前进行。另外，图像处理器105将在水平方向以3台摄像机的横向长图像作为基准格式，将图像数据储存在存储器。而在用2台摄像机摄影的情况下，图像处理器105将水平方向上2台摄像机的图像数据储存在存储器。
接着，在无缝化处理后，图像处理器105将图像数据分割成与摄影的摄像机数相同的数，然后输出。在整幅拍摄时，不进行图像数据的分割。
并且，图像处理器105基于图像处理器105备有的开关或图像信号中包含的命令(处理位)，将输入的图像切换到1分割图像的处理、二分割图像的处理、三分割图像的处理中的任何一个。关于基于图像信号中包含的命令(处理位)，进行切换图像分割处理的处理，将在后面描述。
图像处理器105将图像数据以与摄像机数相同的数输出的理由是因为若图像数据以与摄像机数相同的数输出，则易于实现本实施例的图像系统与现有的图像记录系统、传送中继系统、显示再现系统等的兼容。
这里，就图像处理器105在由摄像机102、103、104输出的图像数据的何处设置用于按照输入的图像的分割数进行光学重叠图像生成处理的控制信息进行说明。
本实施例中，在由摄像机102、103、104输出的HD(HighDefinition高清晰度)-SDI(Serial Data Interface串行数据接口)流中的用户数据区域上重叠关于要处理的图像模式(为了将与传统图像的互换优先，在1分割时，什么也不设定，在二分割或三分割时例如设定“MV2”、“MV3”的值，加以识别)的控制信息。这里，设定MV2、MV3这种预定值是为了防止图像处理器的误动作。当然，这些值也可以是其它字符的组合。
这种场合，重叠位置处使用「ARIB TR-B22」中规定的「素材传送辅助数据(通用信息)」(574行)。
所谓ARIB是「社团法人电波产业会」的事务，「TR-B22」是其规格编号。但是，图1所示的图像系统的适用对象并不限于高清晰度电视(HDTV)，上述例子只是一例而已。
<图像处理器106>
下面说明图像处理器106的动作。为了在大的屏幕上原封不动地再现用透镜部101拍摄的图像，必须考虑与现有的显示系统的互换性。现有的显示系统中典型的显示系统是投影机。在图1所示的图像系统中，作为一例，是在水平方向使3个图像数据重合、再现。
因此，图1所示的图像系统采用3台投影机作为显示装置。而在对图像二分割拍摄时，则采用2台投影机作为显示装置。而在仅使用被三分割的图像中的一幅图像时，就采用1台投影机作为显示装置。
在使用3台投影机来重合图像的情况下，有时不能再现完整无缝的图像。其原因是3台投影机的各自投影透镜的图形畸变及设备之间的色调、亮度等其他电学特性不同等等。不解决以上问题，而只是将3幅图像拼接，则会在接缝上产生间隙或重叠部分，或者3幅图像成为明显不同的色调，因此难以作为整幅的无缝图像被观看。
因此，在使用本实施例的摄影装置的图像系统中，为了避免出现这些问题，在图像处理器106中进行用于接缝处理的电学重叠图像生成处理。
该电学重叠图像生成处理，是将被分割、相邻的图像数据的一个图像接缝部分的图像数据给予另一个图像数据的接缝，生成重叠部分的图像数据的处理。
通过该电学重叠图像生成处理给予的重叠图像部分，由投影机重合照射。
通过投影机重合照射的部分光量变为2倍。因此，在本实施例中图像处理器106对于变为2倍的部分的光量，要进行减少光量的叠像渐变(cross-fade)处理，调整光量，使亮度均匀。
上述电学重叠图像生成处理及叠像渐变处理的目的，是为了与显示装置相对应，为了提高接缝处的显示品质。因此，尽管没有给予电学重叠图像，而只是为了将输入的图像全部正确显示而加以对照来显示，有时也能恰好无缝地显示。
会有这样的情况，有时并不需要电学重叠图像生成处理及叠像渐变处理。因此，在图1所示的图像系统中，设置成能够通过图像处理器106开启或关闭上述电学重叠图像生成处理及叠像渐变处理。
以下，就图像处理器106在由摄像机102、103、104输出的图像数据的哪个位置上设定用以进行按照输入的图像模式的电学重叠图像生成处理的控制信息进行说明。
基于图像处理器106中备有的开关或图像信号中包含的命令(处理位)，图像处理器106对于输入的图像在进行1分割的图像处理或二分割的图像处理或三分割的图像处理之间进行切换。这里，基于图像信号中包含的命令(处理位)，进行图像分割处理的切换。
与上述图像处理器105的情况同样，在本实施例中图像处理器106在由摄像机102、103、104输出的HD-SDI流中的用户数据区域上重叠关于要处理的图像模式(为了将与传统图像的互换设为优先，在1分割时，什么也不设定，在二分割或三分割时，例如设定“MV2”或“MV3”值，加以识别)的控制信息。这里，设定MV2、MV3这种预定值是为了防止图像处理器的误动作。当然，这些值也可以是其它字符的组合。
这种场合，重叠部位使用「ARIB TR-B22」中规定的「素材传送辅助数据(通用信息)」(574行)。所谓ARIB是「社团法人电波产业会」的事务，「TR-B22」是其规格编号。
但是，在图1所示的图像系统中因为其对象并不限于高清晰度电视(HDTV)，因此，上例只是一例而已。
<录像再现系统110>
接着说明图1所示的录像再现系统110。录像再现系统110采用对应于由图像处理器105输出的摄像机数的图像通道数记录图像。另外，录像再现系统110再现已记录的图像。录像再现系统110例如以磁带、硬盘驱动器(HDD)等作为构成要素。
<中继/传送网络111>
接着说明中继/传送网络111。中继/传送网络111将来自图像处理器105或录像再现系统110的输出图像通过网络中继/传送。
<显示系统107、108、109>
接着说明图1所示的显示系统107、108、109。显示系统107、108、109例如由投影机构成。当然，作为本发明中可采用的显示系统107、108、109，并不仅限于投影机，也可以采用其它的显示系统。只要显示系统是市售的显示系统或专用的显示系统，且符合广播标准或PC规格，就可以使用。
显示系统107、108、109基于图像处理器105输出的图像数据、录像再现系统110输出的图像数据或经由中继/传送网络111输出的图像数据进行图像显示。如上所述，输入的图像数据上给予了电学重叠图像时，显示系统107、108、109将电学重叠图像的部分进行重合，进行图像显示。
<二分割棱镜和三分割棱镜的交换机构>
接着，参照图8就图1所示的图像系统中使用的二分割棱镜和三分割棱镜的交换机构进行说明。图8是图1所示的图像系统中使用的二分割棱镜和三分割棱镜的交换机构的略图。图8所示的机构是本发明的交换机构之一例。
如图8所示，本实施例交换机构中设有置放二分割棱镜301和三分割棱镜401的载置台801；支持该载置台801的4个支柱802；与载置台801的底面接触的、可上下移动的移动板803；与移动板803啮合而旋转的齿轮804；将齿轮804旋转的旋钮805；以及将旋钮805与齿轮804连接的轴806。
而且，载置台801上放置二分割棱镜301和三分割棱镜401。该载置台801由4个支柱支持而可上下移动。支柱802配置在载置台801的四角。支柱802贯穿载置台801。
移动板803与载置台801的底面接触。而且，移动板803通过齿轮804的回转来上下移动。移动板803向上移动时，载置台801随着该移动板803的移动而向上移动。并且，移动板803向下移动时，载置台801在重力作用下向下移动。再有，也可将载置台801和移动板803连接成一体。这时，随着移动板803的上下移动，载置台80t就一起上下移动。
齿轮804与移动板803相啮合。旋钮805通过轴806与齿轮804连接。而且，通过轴806传递旋钮805的转动，使得齿轮804与旋钮805同步回转。齿轮804的回转使得移动板803上下移动。
<二分割棱镜和三分割棱镜的交换>
接着，参照图9和图10就二分割棱镜和三分割棱镜的交换进行说明。图9和图10是表示图1所示的图像系统中的二分割棱镜和三分割棱镜的交换动作的概略图。在图9所示的是选择二分割棱镜301时的情况。图10所示的是选择三分割棱镜401时的情况。
本实施例中，二分割棱镜301和三分割棱镜401重合成一体。而且，在本实施例中，如图9和图10所示构成的、二分割棱镜301和三分割棱镜401的交换，通过转动旋钮805使载置台801上下移动来进行。
因此，本实施例中，能够在二分割棱镜301和三分割棱镜401交换时，防止二分割棱镜301和三分割棱镜401的相对于透镜部壳体的位置每次进行交换时发生的变动达到对光的分割造成影响的程度。再有，二分割棱镜和三分割棱镜交换的方式不限于图9和图10所示的情况，也可采用其他方式。
<光路的结构>
接着，参照图11就图1所示的图像系统中的光路进行说明。图11是表示图1所示的图像系统中的光路的概念图。如图11所示，来自主透镜131的光302、303入射到二分割棱镜301。
另外，主透镜131输出的光402、403、404入射到三分割棱镜401。再有，由于在图1所示的图像系统中选择地使用二分割棱镜301和三分割棱镜401，如图11所示，二分割棱镜301和三分割棱镜401不同时使用。图11中的示例只是概念图。
二分割棱镜301的顶点P的位置，在朝向主透镜131的Z座标轴上、处于与三分割棱镜的顶面S1相同的Z座标轴的位置。再有，Z座标轴从二分割棱镜或三分割棱镜指向主透镜131，与从主透镜131输出的光路平行。
并且，二分割棱镜301的侧面S2及S4与三分割棱镜401的侧面S3平行。通过这样的二分割棱镜301和三分割棱镜401的结构，光302和光402自反射镜306朝同一方向射出。
并且，二分割棱镜301的侧面S4与三分割棱镜401的侧面S5平行。通过这样的二分割棱镜301和三分割棱镜401的结构，光303和光404自反射镜307朝同一方向射出。
并且，如图11所示，光路302和光路402之间的距离差L1成为光路302和光路402之间的光程长差。另外，光路303和光路404之间的距离差L2成为光路303和光路404之间的光程长差。
<光程长调整功能>
接着，参照图12至图15就图1所示的图像系统中的光程差调整功能进行说明。如以上图11所示，从主透镜131输出到摄像机的光的光程长在使用二分割棱镜时和使用三分割棱镜时是不同的。
因此，本实施例的图像系统中，采用以下的第一例、第二例、第三例或它们的组合来调整图1所示的图像系统中的光程长。
(第一例)图12表示第一例通过移动聚焦透镜组来调整光程长的中继透镜的结构，该结构具有在图1所示的图像系统中调整二分割棱镜和三分割棱镜作了交换时的光程长的功能。所谓聚焦透镜组，是指由至少一个以上的凸透镜的集合和至少一个以上的凹透镜的集合中的至少一方的集合构成的透镜。在图12所示的例中，由一个凸透镜即透镜1203和一个凹透镜即透镜1204构成聚焦透镜组。
在图12所示的例中，图12的(a)是采用三分割棱镜时的情况，图12(b)是采用二分割棱镜时的情况。在图12所示的例中，用凸透镜和凹透镜的组合来修正畸变，同时调整使用三分割棱镜和使用二分割棱镜这两种不同情况下的焦距。
所谓能够分别应对三分割棱镜和二分割棱镜，就是说尽管光程长有变化，像面在物理上不发生变动，而且能够保持光学性能的良好。
于是，为了不通过机械地改变中继透镜和分割棱镜的位置关系来解决而以光学方式进行解决，需要在中继透镜的前部设置聚焦透镜组。该中继透镜在物侧和像侧均为远心(telecentric)。因此，若以通常的方式用一个透镜组来作焦点调整，该中继透镜难以进行像面弯曲的修正。这里，所谓远心，就是说主光线与光轴平行的光学系统。并且，入射瞳为无限远的光学系统称为入射侧远心光学系统，出射瞳为无限远的光学系统称为出射侧远心光学系统，而入射瞳和出射瞳双方均为无限远的光学系统称为双远心光学系统。图12所示的情况对应于双远心光学系统。
换言之，从三分割设为二分割时光学上的光程长变大，中继透镜上的像出现聚焦模糊。作为焦点对准的方法，可将中继透镜的位置只调近光程长变长的部分。即，物理地将左右的中继透镜部伸缩/出入/移动。
在图12所示的本实施例中，聚焦透镜组分为凸透镜组和凹透镜组，对应于光程长的变化，将该聚焦透镜组各别地调整到最佳。通过这种结构，本实施例中能够对光程长作良好的修正。在图12所示的例中，聚焦透镜组对应于透镜1203和透镜1204。透镜1203由一个凸透镜构成，但是也可由包含多个凸透镜的凸透镜组构成。另外，透镜1204由一个凹透镜构成，但是也可由包含多个凹透镜的凹透镜组构成。
不将聚焦透镜组如图12所示从左起排列凸透镜组和凹透镜组，而从左起排列凹透镜组和凸透镜组也可取得相同的效果。在图12所示的例中，中继透镜中设有光程长修正用平行板1202、透镜1203、透镜1204、透镜1205、透镜1206、透镜1207、透镜1208、透镜1209、透镜1210、透镜1211、透镜1212、透镜1213、透镜1214、透镜1215、透镜1216、透镜1217、透镜1218、三色分光棱镜的等效平行板1219和三色分光棱镜的等效平行板1220。
并且，在图12所示的中继透镜中，作了二分割棱镜和三分割棱镜交换时的光程长差为4.8mm。
因此，在图12所示的例中，在作了二分割棱镜和三分割棱镜时，移动透镜1203和透镜1204进行焦点对准。再有，在图1所示的图像系统中，透镜1216和透镜1217之间设有反射面来将中继透镜产生的光路弯折90°。
(第二例)接着，参照图13就适用于图1所示的图像系统的光程长调整功能的第二例进行说明。图13是表示适用于图1所示的图像系统的光程长调整功能的第二例的概念图。
如图13所示，在图1所示的图像系统的光程长调整功能的第二例中，在作了二分割棱镜和三分割棱镜交换后发生的光程长差通过移动反射镜306、307来调整。
作为使反射镜306、307移动的机构，同例如类似于上述的图8的机构那样，可以将旋钮、轴和移动板组合而构成。
也就是，将反射镜306、307结合。然后，将齿轮啮合到移动板上。转动旋钮，通过轴带动齿轮转动。于是，如图13所示，通过该齿轮的回转，将移动板左右移动，从而使反射镜306、307左右移动，使来自二分割棱镜和三分割棱镜光的光程长调整为相同。
(第三例)接着，参照图14和图15就适用于图1所示的图像系统的光程长调整功能的第三例进行说明。图14和图15是表示适用于图1所示的图像系统的光程长调整功能的第三例概念图。
如图14和图15所示，根据需要在各自的光路上设置光程长调整件1401、1402、1501、1502。
再有，本实施例中，在二分割棱镜301的光路中设置了光程长调整件1401、1402的场合，有时就不需要在三分割棱镜401的光路中设置光程长调整件1501、1502。
相反地，在三分割棱镜401的光路中设置了光程长调整件1501、1502的场合，有时就不需要在二分割棱镜301的光路中设置光程长调整件1401、1402。
并且，对于使用二分割棱镜和使用三分割棱镜这两种情况，从反射镜306、307到摄像机的距离是不变的。因此，如图14和图15所示，最好在从主透镜(未图示)到反射镜306、307这段之间插入光程长调整件。
在图14所示的例中，为了使由二分割棱镜301分割的各光的光程长与由三分割棱镜分割的光的光程长一致，在经过二分割的各光路上分别设置光程长调整件1401、1402。
光程长调整件1401、1402例如由玻璃等制成。然而，光程长调整件1401、1402的材料并不只限于玻璃。另外，光程长调整件1401、1402的折射率也可以各不相同。
在图15所示的例中，为了使由三分割棱镜401分割的各光的光程长与由二分割棱镜分割的光的光程长一致，在经过三分割的各光路上分别设置光程长调整件1501、1502。
再有，在图15所示的例中，中央的光路中不设置光程长调整件。中央的光路只在将进行图像三分割时或在用经三分割的图像中的一个图像进行一面图像的拍摄时使用。因此，中央的光路可一开始就调整到三分割时的最佳化。因此，不需要对中央的光路进行调整。
光程长调整件1501、1502例如可用玻璃等制成。但是，光程长调整件1501、1502的材料并不限于玻璃。另外，光程长调整件1501、1502的折射率可以各不相同。
<分割部的变形例>
再有，上述实施例的说明中，就作为分割光的分割部的二分割棱镜和三分割棱镜组合而使用的情况作了说明，但是本发明并不限于这种情况，可用采用各种形式的分割部。
例如，作为分割部可采用图16所示的反射式分割部和图17所示的正三角形棱镜方式的分割部。图16是表示可在图1所示的图像系统中使用的反射镜方式的分割部的概略图。图17是表示可在图1所示的图像系统中使用的正三角形棱镜方式的分割部的概略图。
在图16所示的反射镜方式中，拍摄对象两端的1/3的光由位于左右的两个45°的反射镜1601反射。而且，在图16所示的反射镜方式中，该经反射的光被导引到中继透镜。另外，在图16所示的反射镜方式中，画面中心部的1/3的光直接透过而导向中继透镜。
这种反射方式中，能够将各反射镜1601左右移动。图16所示的分割部中，反射镜1601相互接触时(虚线)成为二分割部件，图16所示的反射镜1601相互分开时(实线)成为三分割部件。
作为使反射镜1601移动的机构，例如与上述的图8类似的机构，可用旋钮、轴和移动板组合而成。
也就是，使得各反射镜与移动板结合。而且，将齿轮啮合到移动板上，转动旋钮通过轴将齿轮带动。通过该齿轮的旋转使反射镜如图16所示左右移动，交换二分割部件和三分割部件。
该反射方式中，也可仅在反射镜1601上覆盖反射膜来进行反射。因此，很少会有如梯形棱镜那样出现工序不同的两种膜涂敷边界部分的制造上的困难。
<本实施例的效果>
如上所述，依据采用本发明的摄影装置的一实施例的图像系统，能够将入射到主透镜131的光通过分割部135上的二分割棱镜和三分割棱镜分割。另外，若使用图16所示的反射镜方式的分割部和图17所示的正三角形棱镜方式的分割部，能够将由反射镜或正三角形棱镜入射到分割部的光分割。
由此，能够在一个图像系统中拍摄不需要分割的一面图像、二分割图像和三分割图像。
也就是，本实施例中，若只使用三分割的目标物图像的中央的图像，可以只用一个摄像机进行拍摄。因此，在采用本实施例的摄影装置的图像系统中，能够分别应付用三台摄像机进行拍摄的情况、用两台摄像机进行拍摄的情况和用一台摄像机进行拍摄的情况。换言之，本实施例中，能够拍摄、录制/重现、中继/传送、显示/放映对应于一至三台摄像机的横向宽度的标准/2倍宽/3倍宽幅度的图像。
另外，在采用本发明的摄影装置的一实施例的图像系统中，用图8所示的交换机构进行二分割和三分割棱镜的交换。由此，在二分割棱镜和三分割棱镜交换时能减轻相对于透镜部110的、二分割棱镜和三分割棱镜位置的偏移。
另外，如图12至图15所示，在采用本实施例的摄影装置的图像系统中，由于进行了光程长的调整，即使在二分割棱镜和三分割棱镜交换的场合，也能进行适当的拍摄。
产业上的利用可能性对于用一个主透镜聚光成像的图像，本发明能够在现场将3台、2台或1台摄像机组合使用来进行拍摄。
权利要求
1.一种摄影装置，其中设有可设在来自拍摄对象的光入射的主透镜的焦点位置和引导经分割的光的中继透镜的焦点位置相一致的位置以外的位置的、将入射光二分割的二分割部件；可设在来自拍摄对象的光入射的主透镜的焦点位置和引导经分割的光的中继透镜的焦点位置相一致的位置以外的位置的、将入射光三分割的三分割部件；以及将所述二分割部件和所述三分割部件交换的交换部件。
2.如权利要求1所述的摄影装置，其中所述中继透镜设有包含由至少一个以上的凸透镜构成的凸透镜组和由至少1个以上的凹透镜构成的凹透镜组的聚焦透镜组，通过移动该聚焦透镜组的所述凸透镜组和所述凹透镜组中的至少一方，将所述二分割的光和所述三分割的光各自的光程长调整为相同。
3.如权利要求1所示的摄影装置，其中设有将由所述二分割部件和三分割部件输出的光反射的反射部件，通过机械地移动该反射部件，将所述二分割的光和所述三分割的光的光程长调整为相同。
4.如权利要求1所示的摄影装置，其中设有为了将所述二分割的光和所述三分割的光的光程长调整为相同而在所述主透镜至所述摄像机的光路中插入的调整部件。
全文摘要
本发明提供能够在一个装置中将图像二分割或三分割后进行拍摄的摄影装置。所述摄影装置设有能够配置在来自拍摄对象(140)的光入射的主透镜(131)的焦点位置和导引经分割的光的中继透镜(132、133、134)的位置相一致的位置以外的位置上的、将入射的光二分割的二分割棱镜和将入射的光三分割的三分割棱镜构成的分割部(135)；以及将上述二分割部件和上述三分割部件交换的交换部件。利用这些部件，能够使得与摄像机1台至3台的横向宽度相对应的标准/2倍宽度/3倍宽度的宽幅图像的拍摄、录制/重放、中继/传送、显示/放映成为可能。
文档编号G02B13/00GK1930519SQ20058000702
公开日2007年3月14日 申请日期2005年3月4日 优先权日2004年3月5日
发明者佐佐将行 申请人:百万视点有限公司